下显示板上的字母了Schreibmax位于恩尼格玛机的顶部并与显示板连接。为了安装Schreibmax显示板的盖子与里面的所有灯泡都需要被拆下。Schreibmax除了使用方便之外还可以提高保密性因为它鈳以放置在离恩尼格玛机很远的地方，这样就不会有第三者看见未加密的原文了

另外一个附件就是独立式显示板。如果恩尼格玛机配备叻一个附加的显示板那么装它的木盒就会更宽。安装独立式显示板也要求将显示板的盖子与里面的灯泡拆下

1944年德国空军启用了Uhr（钟）系统。这是一个包含了一个旋钮的盒子这个旋钮有40种位置。这个盒子的功能相当于接线板

恩尼格玛对每个字母的加密过程可以以数学嘚角度看作为一个

过程。假设我们有一台德国陆军/空军版3转子恩尼格玛机让P表示接线板的连线，U表示反射器L，MR表示左，中右转子。那么加密后的信息

在使用中恩尼格玛机每天都需要一份键盘设置清单和一些附加文件。德国海军用恩尼格玛机的操作步骤比其它军种使用的更复杂并且更安全海军的

也是用水溶性的红色墨水在粉色纸上印制而成的，这样己方人员就可以在它可能被敌人缴获的时候轻松哋将它销毁图中的密码本是盟军从

德军的各支部队使用一些不同的通讯线路，每条线路中的恩尼格玛机都有不同的设置为了使一条信息能够正确地被加密及解密，发送信息与接收信息的恩尼格玛机的设置必须相同；转子必须一模一样而且它们的排列顺序，起始位置和接线板的连线也必须相同所有这些设置都需要在使用之前确定下来，并且会被记录在

恩尼格玛机的设置包含了以下几个方面：

• 转子：转孓的结构及顺序
• 起始位置：由操作员决定，发送每条消息时都不一样
• 字母环：字母环与转子线路的相对位置。
• 接线板：接线板的连线
• 在末期版本中还包括了反射器的线路。

恩尼格玛机被设计成即使在转子的线路设置被敌人知道时仍然会很安全尽管在实际使用中德军盡了全力来防止线路设置被泄露出去。如果线路设置为未知那么最多需要尝试10

种情况才可能推算出恩尼格玛机的密码；当线路和其它一些设置已知时，也最多需要尝试10

恩尼格玛的使用者对它的保密性很有信心因为敌人不可能使用

恩尼格玛的大部分设置都会在一段时间（┅般为一天）以后被更换。但是转子的起始位置却是每发送一条信息就要更换的，因为如果一定数量的文件都按照相同的加密设置来加密的话密码学家就会从中得到一些信息，并且有可能利用

来破解这个密码为了防止这种事情发生，转子的起始位置在每次发送信息之湔都会被改变这个方法被称作“指示器步骤”。

图2当盖子盖上后，恩尼格玛就可以开始使用了转子的外缘从盖子内伸出，使操作员能够改变它的位置而且这些转子现在的位置（RDKP）可以通过一系列小窗让操作员看见。

最早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译恩尼格玛机密码的突破口在这个步骤中，操作员会先按照密码本中的记录来设置机器我们假设这时的转子位置为AOH，之后他会随意打三个字毋假设为EIN，接着为了保险起见他会将这三个字母重新打一遍。这六个字母会被转换成其它六个字母这里假设为XHTLOA。最后操作员会将轉子重新设置为EIN，即他一开始打的三个字母之后输入密电原文。

在接收方将信息解密时他会使用相反的步骤。首先他也会将转子按照密码本中的记录设置好，然后他就会打入密文中的头六个字母即XHTLOA，如果发送方操作正确的话显示板上就会显示EINEIN。这时接收方就会将轉子设置为EIN之后他就可将密电打入而得到原文了。

这个步骤的保密性差主要有两个原因首先，操作员将转子的设置打到了密电中这僦使第三方能够得知转子设置。第二这个步骤中出现了重复输入，而这是一个严重的错误这个弱点使波兰密码局早在1932年就破解了二战の前的德军恩尼格玛系统。但是从1940年开始德国改变了这个步骤，它的安全性也就提高了

这个步骤只被用于德国陆军和空军。德国海军發送信息的步骤要复杂的多在被恩尼格玛机发送之前，信息会先被Kurzsignalheft密码本进行加密这个密码本将一个句子替换为了四个字母。它转化嘚句子包括了补给位置，港湾名称国家。武器天气，敌人位置日期和时间等内容。

德国陆军的恩尼格玛机的键盘上只有26个字母標点符号由字母组合来代替。X相当于空格在各军种的恩尼格玛机中，X都相当于句号有一些标点符号在不同军种的密码系统中被不同的芓母组合代替。陆军的系统使用ZZ来表示逗号FRAGE或FRAQ则表示问号。但是德国海军用来表示逗号及问号的则分别为Y和UDAcht（意为“八”）和Richtung（意为“方向”）中的字母组合CH则由Q来代替。CENTAMILLE和MYRIA分别表示两个，三个和四个零

德国陆军和空军将每条信息都翻译成5个字母的代码。使用四转孓恩尼格玛机的德国海军则将信息翻译成4字母代码经常用到的词语代码与原词语的差别越大越好。Minensuchboot（意为“扫雷艇”）这样的词语可以被表示为MINENSUCHBOOT, MINBOOT, MMMBOOT 或MMM354比较长的信息会被分成几个部分来发送。

一台接近完成的“炸弹”机复制品

1931年11月8日法国情报人员与德军通讯部门长官（就昰他下令德军使用恩尼格玛机的）的弟弟，汉斯-提罗·施密特，在比利时接头。在德国密码处工作的施密特很厌恶德国，于是他就向法国情报人员提供了两份有关恩尼格玛机的操作和转子内部线路的资料。但是法国还是无法破译它的密码，因为恩尼格玛机的设计要求之一就是偠在机器被缴获后仍具有高度的保密性当时的法军认为，由于

限制了德军的发展所以即使无法破译德军的密码，将来如果在战场上相見也不会吃多大亏于是在得出德军密码“无法破译”的结论之后就再也没有用心地研究它了。

与法国不同一战中新独立的波兰的处境卻很危险，西边的德国根据凡尔赛条约割让给了波兰大片领土德国人对此怀恨在心，而东边的苏联也在垂涎着波兰的领土所以波兰需偠时刻了解这两个国家的内部信息。这种险峻的形势造就了波兰一大批优秀的密码学家他们很容易就监控住了德军内部的通讯系统，但昰1926年被德军启用的恩尼格玛机却给他们造成了很大困难

1921年，波兰与法国签订了一个军事合作协议在波兰的坚持之下，法国把从施密特那里得来的情报交给了波兰人在本文“操作步骤”一章的“指示器”一节中，我们提到了指示器步骤的严重缺点波兰人正是以这个缺點为突破口破解了商业用恩尼格玛机。

战争爆发之后英国和法国获知了破解恩尼格玛的方法，尽管德军加强了它的安全性但是它的基夲原理还是没变，何况盟军用于破译密码的人员与资金都比波兰多得多盟军设计的专门用来破译恩尼格玛密码的“炸弹”机也大大提高叻布莱切利园的工作效率。

在战争结束以后英国人并没有对破解恩尼格玛一事大加宣扬，因为他们想让英国的殖民地用上这种机器1967年，波兰出版了第一本有关恩尼格玛的破译的书1974年，曾在布莱切利园工作过的英国人F.W.温特伯坦姆写的《超级机密》（The Ultra Secret）一书出版这使外堺广泛地了解到了二战中盟军密码学家的辛勤工作。

2001年4月21日以为破译恩尼格玛而做出了重大贡献的三位杰出的波兰密码学家

命名的雷耶夫斯基、罗佐基和佐加尔斯基纪念基金在华沙设立，它在华沙和伦敦设置了这些波兰密码学家的纪念铭牌2001年7月，基金会在布莱切利园安放了一块基石上面刻着丘吉尔的名言“在人类历史上，从未有如此多的人对如此少的人欠得如此多”

[] 恩尼格玛机的历史与发展

恩尼格瑪系列中包含了许多型号。最初的恩尼格玛机是1920年代早期启用的商业用型号1920年代中期，德国军方的各支部队也开始使用恩尼格玛机他們进行了一些改进以提高它的保密性。一些其它国家也使用了恩尼格玛机或它的仿制品

[] 商业用恩尼格玛机

，1928年取得专利

1918年2月23日，德国笁程师

申请了他设计的一种使用转子的密码机的专利并和

组建了谢尔比乌斯和里特公司。他们向德国海军和外交部推销这种密码机但昰没有人对它感兴趣。他们随后将专利权移交给了Gewerkschaft Securitas他在1923年7月9日组建了Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft（意为“密码机股份公司”）；谢尔比乌斯和里特任董事。

该公司隨后开始推销他们的“恩尼格玛A型”转子机它从1923年到1924年都在

大会展出。这台机器很笨重它包含了一台

。它的体积为65×45×35立方厘米重量大约为50公斤。之后B型恩尼格玛机也被生产了出来，它在结构上与A型相似

尽管名字为“恩尼格玛”，但A和B两种型号和后来的型号之间囿很大的差别这两种型号在大小和形状上有所不同，并且没有反射器

反射器这个主意是由谢尔比乌斯的同事威利·科恩想出来的，1926年嘚“恩尼格玛C型”首先安装了反射器。反射器是恩尼格玛机的一个显著特征

一台罕见的8转子恩尼格玛机

C型比前几种型号更小且更易于携帶。它没有配备打字机而是由操作员来记下显示板上的信息，所以它又有了“亮着灯的恩尼格玛机”这样一个外号恩尼格玛C型很快就被恩尼格玛D型（1927年开始生产）取代。D型得到了广泛的应用它的样品被送到过

德国海军是德国第一支使用恩尼格玛机的部队。海军型号从1925姩开始生产于1926年开始使用。

键盘和显示板包含了29个字母即A-Z，?，?和?它们在键盘上按顺序排列，而不是按一般的

每个转子有28个触点字母X的线路不经过转子，也不被加密

操作员可以从一套5个转子之中选择三个，

而反射器可以有四种安装位置代号分别为α，β，γ和δ

。1933年7月这种型号又经过了一些小改进

德国陆军已经有了他们自己的恩尼格玛机，即“恩尼格玛G型”它在1930年6月经过改进成为了“恩尼格玛I型”。

之前与进行的时候在德国军方和其它一些政府组织那里得到了广泛的应用

恩尼格玛I型与商业用恩尼格玛机最显著的不同就是I型有一个接线板，这极大地提高了它的保密性其余的一些不同点包括了固定的反射器，并且I型转子的V形刻痕移到了字母环上

这台机器體积为28×34×15立方厘米，重量约为12公斤

二战中徳国军队使用的恩尼格玛(Enigma)密码机把密码技术推到了当时的顶峰恩尼格玛密码机仿制品在密码技术上有三个突破：1）密码机依靠机电设备自动完成加密和解密过程，因而可以高效正确地完成高度复杂的密码算法；2）密码机上的转轮的设置和面板对接孔联线方式决定了字母复杂多变的替代关系它们僦是系统的密钥，密钥可以轻松地每天一变这使得对密文的破译变得更为困难；3）由于算法和密钥的彻底分离，使得敌方缴获密码机没囿多大用处通讯的安全是靠复杂多变的密钥得到保障。

战时的英国情报机关为了破译德国的恩尼格玛密码伤足了腦筯回顾这段历史的“Imitation Game ”是部值得一看的好电影。但是该影片过份夸大了英国情报机关的功绩事实上战前波兰破译小组对恩尼格玛密碼机仿制品的深入研究和德国内部叛徒提供的有关资料都为英国的破译帮了大忙。当然天才数学家图灵为破译恩尼格玛作出了巨大的贡献图灵首先意识到“解铃还须系铃人”，机器成生的密码只能依靠机器破译为此他越级向英国首相丘吉尔直接打报告，申请十万英镑研淛破译机器这在当时是一笔巨款。令所有人意外的是丘吉尔竟然批准了这个看似极不靠谱项目，而且在百忙之中亲自探望了图灵为艏的破译小组。什么是领袖气质领袖一定要能做到：慧眼识才招揽天下英雄；高瞻远瞩把握长远趋势。丘吉尔真不愧是一位世界级的枭雄

Enigma又译哑谜机，或谜）是

地说恩尼格玛是对二战時期纳粹德国使用的一系列相似的转子机械加解密机器的统称，它包括了许多不同的型号

恩尼格玛密码机仿制品在1920年代早期开始被用于商业，一些国家的军队与政府也曾使用过它其中的主要使用者是第二次世界大战时的纳粹德国。

在恩尼格玛密码机仿制品的所有版本中最著名的是德国使用的军用版本。尽管此机器的安全性较高但盟军的密码学家们还是成功地破译了大量由这种机器加密的信息。1932年波兰密码学家马里安·雷耶夫斯基、杰尔兹·罗佐基和亨里克·佐加尔斯基根据恩尼格玛机的原理破译了它。1939年中期，波兰政府将此破译方法告知了英国和法国但要等到1941年英国海军捕获德国U-110潜艇才得到密码机和密码本并加以破解成功，使纳粹海军对英美商船补给船的大量攻擊失效盟军的情报部门将破译出来的密码称为ULTRA，这极大地帮助了西欧的盟军部队ULTRA到底有多大贡献还在争论中，但是人们都普遍认为盟軍在西欧的胜利能够提前两年完全是因为恩尼格玛密码机仿制品被成功破译。尽管恩尼格玛密码机仿制品在加密方面具有不足之处但昰经它加密的文件还是很难破解，盟军能够破译它的密码完全是因为德国还犯了其它一些大错误（如加密员的失误、使用步骤错误、机器戓密码本被缴获等等

与其它转子机械相同的是恩尼格玛密码机仿制品也结合了机械系统与电子系统。机械系统包括了一个包含了字母与數字的键盘相邻地排列在一个轴上的一系列名为“转子”的旋转圆盘，还有一个在每次按键后就使一个或几个转子旋转的装置各种恩胒格玛密码机仿制品上的机械系统都各为不同，但是它们之间最大的共同点就是在每次按键后最右边的转子都会旋转并且有些时候与它楿邻的一些转子也会旋转。转子持续的旋转会造成每次按键后得到的加密字母都会不一样

机械系统这样运行的原因是要产生不同的电流通路，字母的加密由机器自动完成当一个键被按下后，电流就会流过各种线路最终点亮其中一个灯，这个灯显示的就是加密后的字母举例来说，如果想要发送一条以ANX开头的信息操作员会先按下A键，这时灯Z就可能变亮Z就是加密后的信息的第一个字母。操作员之后会按同样的步骤继续输入信息转子的转动造成的电流路径的持续变化使恩尼格玛密码机仿制品（在当时）具有了高度的保密性。

恩尼格玛密码机仿制品的转子组成了恩尼格玛密码机仿制品的核心部分每个转子的直径大约为10厘米，形状为圆盘形由硬质橡胶或电木制成，一系列由弹簧承载的黄铜管脚呈环形排列于其中一面而另一面相对应的则是圆形的金属触点。管脚与触点代表的是字母表上的全部字母典型的排列就是A-Z（以下的介绍全部假设转子为这种排列方式）。当两个转子的位置相邻时其中一个的管脚就会接触另外一个的金属触点，这就形成了一个通路在转子内部，有26条金属线将一面的管脚与另一面的触点连接起来这些金属线的排列方式在每个转子内都有所不哃。单一的一个转子的加密方式是很简单的它只使用了一种初级的替换式密码。比如说E键对应的管脚可能会连到同一个转子另一面的T觸点。使恩尼格玛密码机仿制品的加密变得复杂的是多个转子的同时使用一般在一台恩尼格玛密码机仿制品内有3个或4个转子，在输入信息的同时转子还会转动这就产生了一种安全得多的加密方式。

当被放进恩尼格玛密码机仿制品后一个转子可以有26种排列方法。它可以通过操作员来转动如图2所示。为了使操作员知道转子的转动情况每个转子在转盘外部都有一个刻着字母或数字的环；其中一个字母可鉯通过一个小窗看见，同时将转子的转动情况显示给操作员在早期的型号中，这个字母环是固定于转子上的但在后来的型号当中，操莋员可以通过调整字母环的位置而调整转子内的线路每个转子上都有一个V形刻痕（有时有多个），这些刻痕是用来控制转子的转动的茬军用恩尼格玛密码机仿制品中，这些刻痕位于字母环上陆军和空军的恩尼格玛密码机仿制品在一开始只拥有3个转子，1938年12月15日开始使用5個转子这些转子使用罗马数字来辨识：I、II、III、IV、V，每个转子都有一个V形刻痕这些刻痕在每个转子上的字母环中的位置都有所不同。这夲来是作为一种安全措施的但是它最终成为了波兰时钟解码法和英国Banburismus解码法的突破口。

德国海军使用的恩尼格玛密码机仿制品比其它军種的拥有更多转子 (调节器)：一开始为6个后来变成7个，最终增加到8个这三个新加的转子被命名为VI、VII和VIII，内部线路互不相同并且具有两個V形刻痕，它们分别位于N触点与A触点这使转子的转动更为频繁。

四个转子的海军版恩尼格玛密码机仿制品为转子预留的空间与三个转子蝂的一样为了放入第4个转子，原来三个转子版的反射器需要被换成一个较薄的反射器并且第4个转子也是一个特殊的转子。这第4个转子囿两种型号即Beta型和Gamma型。这个转子是不会旋转的但是它可以被手动调到26个位置中的任意一个。

为了避免产生简单（并且容易破译）的加密信息有一些转子在操作员连续按下同一个键时也会转动。这就保证了每次按键得到的结果都不一样也就会产生很难破译的复式密码。

为了达到这个效果最常见的布局就是使用一个防倒转齿和防倒转爪系统。每个转子都有26个防倒转齿一组防倒转爪与这些齿相接。这些爪在每次按键后都会向前推如果防倒转爪与防倒转齿相接的话，转子就会旋转一点

在德国防卫军的恩尼格玛密码机仿制品中，每个轉子都有一个可调节的带缺口的外环5个最基本的转子（I-V）各有一个缺口，而附加的转子VI、VII和VIII各有两个缺口在转子转动到某一点时，第②个转子的防倒转爪正好位于它的缺口之内这就使第二个转子在下一次按键后也会转动。当防倒转爪位于缺口之外时它就只会沿着另┅个转子外环的光滑边缘滑动。在所有转子都只有一个缺口的系统中第一个转子每转26次就会使第二个转子转动一次，同样的第二个转孓每转动26次就会使第三个转子转动一次。第三个转子转动的同时第二个转子也会转动[6]

这种两个转子同时转动的现象使它与计程器区别开來。这个现象出现于下述情况：第一个转子转动完之后带动了第二个转子转动一点如果这时第三个转子的防倒转爪正好落入第二个转子外环的缺口内，那么在下一次按键时第三个转子就会转动一点，同时它的防倒转爪也会推动第二个转子的外环这样就使第二个转子连續两次转动。

当拥有三个转子并且第一和第二个转子的外环各有一个缺口时，一台恩尼格玛密码机仿制品就会拥有26 × 25 × 26 = 16,900个组合（不是26 X 26 X 26洇为第二个转子会与第三个转子一起转动，参看参考资料中的一个PDF文件它解释了这个现象）。在历史上每条信息的长度都被限制在几百个字母以内，所以在同一条信息中输入同样的字母产生同样的密码的机率是很小的

固定接口，又称作定子是将插销或键盘与显示灯連接起来的装置。尽管固定接口中的线路分布对于密码的安全性影响很小但是这还是阻碍了波兰密码学家马里安·雷耶夫斯基对恩尼格玛密码机仿制品密码的破译过程。商业恩尼格玛密码机仿制品的键盘上，Q键代表A，W键代表BE键代表C，依此类推而军用恩尼格玛密码机仿淛品的键对应的就是键上的字母。

反射器除了早期的A型和B型之外恩尼格玛密码机仿制品的最后一个转子之后都有一个反射器，反射器是恩尼格玛密码机仿制品与当时其它转子机械之间最显著的区别它将最后一个转子的其中两个触点连接起来，并将电流沿一个不同的路线導回这就使加密过程与解密过程变得一致。但是反射器也使恩尼格玛密码机仿制品具有了如下性质：加密后得到的字母与输入的字母詠远不会相同。这在概念上和密码学上都是一个严重的错误这个错误最终被盟军解码人员利用。

在商业用恩尼格玛密码机仿制品（C型）Φ反射器可以有两种不同的安装方式。在D型中它可以有26种方式而在军用恩尼格玛密码机仿制品中，反射器可以像转子一样转动

在德國陆军和空军版恩尼格玛密码机仿制品中，反射器是固定的并且不会旋转；他们用的恩尼格玛密码机仿制品一共有4个版本。最初的版本被标记为A型1937年11月1日它被B型取代。第三种型号C型，在1940年被短暂地使用过它最终被木屋6号破解。D型拥有一个可以重新接线的反射器首佽测试于1944年1月2日，这个版本允许操作员来调整接线方式接线板允许操作员设置各种不同的线路。它首先在1930年被用于德国陆军很快地，德国海军也开始使用它接线板极大地增强了恩尼格玛密码机仿制品的保密性，它的使用相当于多了不止一个转子没有接线板的恩尼格瑪密码机仿制品可以被很容易地用人工方法破解，但是加上接线板后盟军的密码专家就需要使用特殊的机器了。

接线板上的每条线都会連接一对字母这些线的作用就是在电流进入转子前改变它的方向。为了解释它的原理我们把E插口和Q插口连接起来。当操作员按下E键时电流就会先流到Q插口（相当于按下Q键）再流经转子。接线板上最多可以同时接13条线

电流会从键盘流经接线板，之后进入转子接线板仩的每个插口内都有两个插孔，当将插头插入时上插孔（连到键盘）与下插孔（连到转子）之间的连接就会被断开。另外一个插口内的仩插孔会与此插口内的下插孔连接起来而下插孔会与此插口内的上插孔连接起来，这样就完成了两个插口之间的连接

恩尼格玛对每个芓母的加密过程可以以数学的角度看作为一个组合过程。假设我们有一台德国陆军/空军版3转子恩尼格玛密码机仿制品让P表示接线板的连線，U表示反射器L、M、R表示左、中、右转子。那么加密后的信息 E 就可以表示成

军的各支部队使用一些不同的通讯线路每条线路中的恩尼格玛密码机仿制品都有不同的设置。为了使一条信息能够正确地被加密及解密发送信息与接收信息的恩尼格玛密码机仿制品的设置必须楿同；转子必须一模一样，而且它们的排列顺序起始位置和接线板的连线也必须相同。所有这些设置都需要在使用之前确定下来并且會被记录在密码本中。

恩尼格玛密码机仿制品的设置包含了以下几个方面：

转子：转子的结构及顺序

起始位置：由操作员决定，发送每條消息时都不一样

字母环：字母环与转子线路的相对位置。

接线板：接线板的连线

在末期版本中还包括了反射器的线路。

恩尼格玛密碼机仿制品被设计成即使在转子的线路设置被敌人知道时仍然会很安全尽管在实际使用中德军尽了全力来防止线路设置被泄露出去。如果线路设置为未知那么最多需要尝试10114种情况才可能推算出恩尼格玛密码机仿制品的密码；当线路和其它一些设置已知时，也最多需要尝試1023次[恩尼格玛密码机仿制品的使用者对它的保密性很有信心，因为敌人不可能使用穷举法来找出密码

恩尼格玛密码机仿制品的大部分設置都会在一段时间（一般为一天）以后被更换。但是转子的起始位置却是每发送一条信息就要更换的，因为如果一定数量的文件都按照相同的加密设置来加密的话密码学家就会从中得到一些信息，并且有可能利用频率分析来破解这个密码为了防止这种事情发生，转孓的起始位置在每次发送信息之前都会被改变这个方法被称作“指示器步骤”。

早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译恩尼格玛密碼机仿制品密码的突破口在这个步骤中，操作员会先按照密码本中的记录来设置机器我们假设这时的转子位置为AOH，之后他会随意打三個字母假设为EIN，接着为了保险起见他会将这三个字母重新打一遍。这六个字母会被转换成其它六个字母这里假设为XHTLOA。最后操作员會将转子重新设置为EIN，即他一开始打的三个字母之后输入密电原文。

在接收方将信息解密时他会使用相反的步骤。首先他也会将转孓按照密码本中的记录设置好，然后他就会打入密文中的头六个字母即XHTLOA，如果发送方操作正确的话显示板上就会显示EINEIN。这时接收方就會将转子设置为EIN之后他就可将密电打入而得到原文了。

这个步骤的保密性差主要有两个原因首先，操作员将转子的设置打到了密电中这就使第三方能够得知转子设置。第二这个步骤中出现了重复输入，而这是一个严重的错误这个弱点使波兰密码局早在1932年就破解了②战之前的德军恩尼格玛系统。但是从1940年开始德国改变了这个步骤，它的安全性也就提高了

这个步骤只被用于德国陆军和空军。德国海军发送信息的步骤要复杂的多在被恩尼格玛密码机仿制品发送之前，信息会先被Kurzsignalheft密码本进行加密这个密码本将一个句子替换为了四個字母。它转化的句子包括了补给、位置、港湾名称、国家、武器、天气、敌人位置、日期和时间等内容

德国陆军的恩尼格玛密码机仿淛品的键盘上只有26个字母，标点符号由字母组合来代替X相当于空格。在各军种的恩尼格玛密码机仿制品中X都相当于句号。有一些标点苻号在不同军种的密码系统中被不同的字母组合代替陆军的系统使用ZZ来表示逗号，FRAGE或FRAQ则表示问号但是德国海军用来表示逗号及问号的則分别为Y和UD。Acht（意为“八”）和Richtung（意为“方向”）中的字母组合CH则由Q来代替CENTA、MILLE和MYRIA分别表示两个、三个和四个零。

德国陆军和空军将每条信息都翻译成5个字母的代码使用四转子恩尼格玛密码机仿制品的德国海军则将信息翻译成4字母代码。经常用到的词语代码与原词语的差別越大越好Minensuchboot（意为“扫雷艇”）这样的词语可以被表示为MINENSUCHBOOT、MINBOOT、MMMBOOT 或MMM354。比较长的信息会被分成几个部分来发送

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“恩尼格码”（Enigma谜）密码机是②战时期的纳粹德国及其盟国，特别是德国军方所使用的一种高级机械加密系统以转子结构为主体。

密码机一般装在一个盒子里当要加密一串字符时，操作员要在机器下方的键盘上按出明文每当按下一个字母，键盘上方背光字母盘上的一个字母就会亮起来这就是机器所生成的密码。在输入需要加密的信息的同时我们便可以根据按顺序亮起的字母，记录下一串与明文长度相等的密码

可以发现 “恩胒格玛” 的一些不同寻常的地方。在上面的密码中字母 J 出现了两次，而对应的明文却是两个不同的字母： O 和 R；还有明文中的两个字母 T，在密码中变成了不同的两个字母：K 和 Z；这种现象在普通的“换字式密码”中是没有的一般的密码通常将明文中的一个字母换为一个固萣的字母来加密，很容易被破解因为只要知道了一对相应的字母，密文中所有相同的字母就都会暴露；使用“恩尼格玛”在键盘上按下楿同的字母时机器每一次都可能会产生出一个不同的字母来作为密码，这使得破解的难度大大增加

密码机的背光字母盘上方有一个翻蓋，掀开它就可以看到整台机器的核心：三个转子（39年版）每当我们按下键盘上的一个字母时，最右边的转子就会转动一格当右边的轉子转完一个整圈时，中间的转子转动一格中间的转子如果完成了一次全转，那么最左边的转子就转动一格；转子的内部安置有复杂的線路每次按键后，在转子转动的同时不同的内部线路会被接通，背光字母盘上的某一个字母下方的灯泡就会亮起

转子右边的部分是電池组，背光字母盘上的所有灯泡都与其相连事实上，密码机的整体结构相当简单三个转子可以被视为电源与灯泡之间的一块电路板，复杂的线路被隐藏在了转子内

每台 “恩尼格玛” 密码机共配有五个不同的转子，操作人员每次要从中选出三个转子安装在机器内部具体使用哪个转子，以及每个转子的安装位置是由加密者规定的每个转子上又都标有26个数字或字母，它们的起始位置也是可调的比如，在上面的例子中所使用的是这套“恩尼格玛”模拟器：（Flash）。转子的配置分别是（从左到右）I、II 和 III 号转子的起始位置分别是（从左箌右）A、B 和 C，其它的设定保持默认

在解码时，加密者要将他所使用的转子组合（及其安装位置）和每个转子的起始位置事先告知接收者同时，接收者必须拥有一台与加密者完全相同的”恩尼格码“密码机一旦按照规定的配置设置好后，接收者只需将密文通过键盘输入密码机明文会在背光字母盘上亮起，解密就完成了

因此，“恩尼格玛” 密码机的保密机制主要由以下几个因子来决定：第一从五个轉子中随意挑选出三个，并以自由的顺序安装在密码机上第二，三个转子中的每一个都有26种不同的起始位置选择

首先，从五个转子中挑选三个所有可能的选择共有：5*4*3=60 种（每选出一个转子，剩下的转子选择就会少一种共选择三次）。之后三个转子的所有可能的起始位置的个数是：26*26*26=17576 个（每个转子上都有26个起始位置可供选择，共三个转子）如此，所有可能的设置共有 60*0种

军用版的 “恩尼格玛” 密码机與 “商用版” 相比，键盘下方多一套接线板接线板的运作方式就像老式的接线电话一样，共有10条插线每条线负责连接一对字母，当两個字母互相连接后它们就会被互换。

当操作者在键盘上按下一个字母后电信号会首先通过接线板，输入的字母在被替换为新的字母后財会进入转子接下来，电信号会从右边的转子经过中间的转子，进入到左边的转子里然后原路返回，最后再次经过接线板的转换后財会在背光字母盘上亮起来这一层保障是最有力的。

接线板上总共可以插10条接线一条线连接一对字母，所有的线共可以连接10对也就昰20个字母，最后剩下6个字母不连接另外，全部10对字母的连接顺序无关紧要而且由于是两两配对，所以 A 与 B 相连跟 B 与 A 相连是一样的。因此接线板的配置方案共有：26!/6! 10! 2^10 = 250 种可能。

这样的话再算上由转子导致的1054560种可能，军用版 “恩尼格玛” 密码机一共有种配置方案

也就是说，译码者至多需要尝试 种不同的配置才能通过蛮力破译出密码。因此如果无法事先得到密码机的配置信息，那么破译密码几乎是不可能的而且，即使偶尔能在战争中缴获密码机的配置信息表该信息也不是一成不变的。德军可能每月甚至每周都要对此进行更换，旧密码随时都有可能失效；因此当时希特勒才会骄傲地认为 “恩尼格玛” 是日耳曼民族所创造出的无法被破解的密码

再完美的事物也有瑕疵。

我们不妨用前面的转子配置再做一次新的模拟这一次，连续输入26个字母 O 来作为明文 生成的密码为：JEGTLKBBVFDUJFXLCCIDTAFFBI。

可以发现明文中的同一个芓母在密码中几乎可以变成任意的其它字母，但就是无法成为它本身因此在破译时，我们可以确定：A 绝对不会是 AB 绝对不会是 B ...

利用这个漏洞，破译者可以先尝试猜测一个可能会出现在密码中的词语或短语比如德语 “Heil Hitler”（希特勒万岁），然后把这个词语放在密文中任意的位置上与整段密码进行比对，如果发现有重合的字母那就说明该词语与当前的位置不匹配，一旦找到了一个没有重复字母的位置那麼很有可能那段密码所对应的明文正是 “Heil Hitler”。

在确定了至少一组正确的对应字母的前提下破译者便可以通过假设和推理的方法猜测出一些可能的接线板上的字母配对。由于接线板上的一条接线会将两个字母绑定在一起因此，如果我们猜测 A 接 B 而由此却推导出了 C 接 A 的话，那么 A 接 B 的方案就是错的而且由 A 接 B 所推导出来的一切可能的方案也全部都是错的；当接线板上，一个字母与所有其它字母的配对都被否决後就说明问题出在转子上。这时破译者要么更换转子，要么变动转子的位置要么设定新的转子起始位置，再继续排查下去 ... 这就是破譯 “恩尼格玛” 的通用方法

由于人力操作需要耗费大量的时间，英国数学家艾伦·图灵专门设计制造了一台 “炸弹机”（Bombe）通过电子技術，运用上述的排除法来破译 “恩尼格玛”最快的一次仅用了大约20分钟。

二战末期“恩尼格玛” 密码机又被许多国家加以改进。比如日本仿制出了带有日文打字机的 “GREEN”，后来又衍生出了拥有四个转子的版本德国海军还将转子的配置信息写入了密码本身以增强保密性（配置信息部分需要先用另一套密码来破解）。据说英国甚至制造出了允许密码中的字母变为它自己的加强型号 “Typex”。

12/3/2020 附注：十分抱歉由于不再使用这个账号，今后将无法以作者的身份直接回复评论里的问题希望知乎的奉献和求知精神，可以一直薪火相传